声速的测量 物理实验中心
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实验目的 1、学会用振幅法何位相法测定空气 中的声速 2、学习数字式函数发生器、示波器 的使用 3、了解声速测量的应用和发展
实 验 目 的 1、学会用振幅法何位相法测定空气 中的声速 2、学习数字式函数发生器、示波器 的使用 3、了解声速测量的应用和发展
日录 声速的特点 二、声速的实验原理 声速的测量原理 1振幡法 2.相位法
目 录 一、声速的特点 二、声速的实验原理 三、声速的测量原理 1. 振幅法 2. 相位法
实验仪器 1.声速测量仪 2.传感器 3.示波暴 4.信号发生景 五、实验内容及现泉 六、有关声波研究的应用和发畏
四、实验仪器 五、实验内容及现象 六、有关声波研究的应用和发展 1.声速测量仪 2.传感器 3.示波器 4.信号发生器
、声速的特点 频率在20~2000Hz的声振动在弹性媒质中所 激起的纵波称声波。声波是一种机械波。频率超过 20000Hz的声波称为超声波。声波的频率、波长、速 度、相位等是声波的重要特性。 声波在空气中的传播速度与声波的频率无关,只 取决于空气本身的性质,因此有 V=/YRT y-绝热系数,R-摩尔气体常数,μ-空气分子的摩尔质 量,T绝对温度 下一页
一、声速的特点 频率在20～20000Hz的声振动在弹性媒质中所 激起的纵波称声波。声波是一种机械波。频率超过 20000Hz的声波称为超声波。声波的频率、波长、速 度、相位等是声波的重要特性。 RT v = 声波在空气中的传播速度与声波的频率无关，只 取决于空气本身的性质，因此有 γ-绝热系数，R-摩尔气体常数，μ-空气分子的摩尔质 量，T-绝对温度 下一页
由此可见,气体中的声速v和温度T有关,还与比热 比Y及摩尔质量μ有关,后两个因素与气体成分有关。因 此,根据测定出的声速还可以推算出气体的一些参量 在标准状态下,0°C时,声速为ν=33145m/s,显 然在tC时,干燥空气中声速的理论值应为 273.15+t v,=331.45 V273.15 由此我们也可以想象,在极地和赤道声音传播的速度是 不同的。 返回
273.15 273.15 t 331.45 + vt = 由此可见，气体中的声速 v 和温度 T 有关，还与比热 比 γ 及摩尔质量 μ 有关，后两个因素与气体成分有关。因 此，根据测定出的声速还可以推算出气体的一些参量。 在标准状态下，0 oC时，声速为 vo ＝331.45m／s，显 然在 t oC时，干燥空气中声速的理论值应为 由此我们也可以想象，在极地和赤道声音传播的速度是 不同的 。 返回
二、实验原理 本实验是对超声波波速的测量。测量声速最简单、 最有效的方法之一是利用声速v、振动频率∫和波长λ之 间的基本关系,即 v=fm 测出声振动频率∫和声波的波长λ,就可算出声波 的波速v当然这仅仅是一种最简便的近似测量。 实验室中常利用,用振法、相位法测定波长λ,由 函数发生器或示波器直接读出频率f
二、实验原理 本实验是对超声波波速的测量。测量声速最简单、 最有效的方法之一是利用声速v 、振动频率 f 和波长 λ 之 间的基本关系，即 v=f λ 测出声振动频率f 和声波的波长λ，就可算出声波 的波速 v。当然这仅仅是一种最简便的近似测量。 实验室中常利用，用振幅法、相位法测定波长λ，由 函数发生器或示波器直接读出频率f
三、测量原理 1.振幅法 振幅法也称驻波法。发射器发出的声波近似于平 面波。经接收器反射后,波将在两端面间来回反射,并 且叠加。当两个换能器之间的距离等于半波长的整数倍 时发生共振,产生共振驻波现象,波幅达到极大。由纵 波的性质可以证明,振动位移处于波节时,则声压是处 于波腹。 位移 声压 返回
1. 振幅法 振幅法也称驻波法。发射器发出的声波近似于平 面波。经接收器反射后，波将在两端面间来回反射,并 且叠加。当两个换能器之间的距离等于半波长的整数倍 时发生共振，产生共振驻波现象，波幅达到极大。由纵 波的性质可以证明，振动位移处于波节时，则声压是处 于波腹。 位移 声压 S2 S1 三、测量原理 返回
2.相位法 波是振动状态的传播,也可以说是相位的传播。 沿传播方向上的任何两点,其振动状态相同(同相:相 位差为0)或者说其相位差为2m的整数倍时两点间的距 离应等于波长λ的整数倍,即 l=n(n为一正整数) 利用这个公式可测量波长。 相位法又可分为行波法和李萨如图形法 入 入 下一页
2. 相位法 波是振动状态的传播，也可以说是相位的传播。 沿传播方向上的任何两点，其振动状态相同(同相: 相 位差为0)或者说其相位差为2π的整数倍时两点间的距 离应等于波长λ的整数倍，即 l = n λ (n为一正整数) 利用这个公式可测量波长。 相位法又可分为行波法和李萨如图形法。 下一页
行波法 将发射信号和接收信号同时输入到示波器,此 时示波器上同時顯示的發送和接收電信号。当改变 两个换能器之间的距离时,发送信号不变,而接收 电信号(正弦波)的幅值和位置均发生变化,当接 收电信号的位置与发射信号的位置前后两次重合时 接收器走过的距离,就是信号的波长 1=元=x2-x1 下一页
行波法 将发射信号和接收信号同时输入到示波器，此 时示波器上同時顯示的發送和接收電信号。当改变 两个换能器之间的距离时，发送信号不变，而接收 电信号（正弦波）的幅值和位置均发生变化，当接 收电信号的位置与发射信号的位置前后两次重合时 接收器走过的距离，就是信号的波长。 1 x 2 x 2 1 l = = x − x 下一页